유용한 다수 형질의 동시 선발은 맞춤형 품종의 신속한 개발을 가능하게 한다. 농촌진흥청 국립농업과학원은 벼 유전형 대량신속 분석 시스템 v2를 개발해 벼 여러 목표 형질들의 유전자 정보를 한꺼번에 분석할 수 있는 기반을 마련하고 있다.

국립농업과학원은 국립식량과학원, 셀레믹스, 인실리코젠과 협업을 통해 2022년에 개발한 벼 유전형 대량분석 시스템 v1을 개선한 확장판 v2를 2025년 개발했다. 이 시스템은 타겟캡쳐시퀀싱1) 기술을 이용해 벼 품종과 계통들의 마커 유전형 정보를 대량으로 신속하게 생산한다.

확장판 v2에서는 병해충 저항성, 수발아2) 저항성, 품질 등 여러 형질 유전자 마커들과 벼 품종간에 다양성이 높은 마커들이 추가됐다. 벼 유전형 대량분석 시스템에 포함된 마커는 2022년 2,565개에서 2025년 3,647개로 늘어났다. 벼 유전형 대량분석 시스템 v2는 심화되고 있는 기후변화에 따른 병해충에 대응해 안정적인 쌀 생산과 식량주권 강화를 위한 육종에 활용될 전망이다.[그림1]

남평벼 유래 수발아 저항성을 갖도록 하는 유전자(qPHS6) 발굴 및 선발마커 개발, 그리고 수발아율 측정용 AI 딥러닝 모델 개발을 담은 SCI 논문도 발표됐다. 이 연구에서 가루쌀 등 품종 육종에 활용 가능한 신규 수발아 저항성 유전자를 발굴했고, AI를 활용해 90% 이상의 정확도를 가지는 수발아율 측정용 딥러닝 모델을 개발했다.

또한, 딥러닝 모델의 사용자 편의성 증진을 위해 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)도 제작하여 벼 수발아율 및 종자 발아율을 측정하는 프로그램을 개발했다. 이 프로그램에 벼 종자 수발아 또는 발아 사진 파일을 입력하면 총 종자수, 발아 종자수, 미발아 종자수와 수발아율 또는 발아율을 자동 측정할 수 있다.[그림2]

벼 유전형 대량 분석시스템 v2는 육종 효율성 향상과 농가 소득 증대에 기여하는 바가 클 것으로 보고 있다. 다수 형질 동시 선발을 통해 시장에서 요구하는 맞춤형 고품질 벼 품종을 신속하게 개발할 수 있어 경제적 파급효과가 기대된다.

관련 연구를 이끌어 온 지현소 농진청 국립농업과학원 디지털육종지원과 연구관은 “벼 유전형 대량 분석 시스템 v2가 식량안보 강화와 친환경농업에 필요한 고품질 병해충 저항성 벼 품종 육성에 크게 도움이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

<각주>---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1) 타겟캡쳐시퀀싱: 유전체에서 목표 부위만을 포집해 염기서열분석하는 기술.

2) 벼 수확기에 비가 계속 오거나 태풍으로 벼가 쓰러져 물에 잠겼을 때 이삭에서 싹이 나는 현상으로 쌀 수량과 품질을 크게 떨어뜨림.